陷落柱及其赋水性的正演模拟研究

煤矿中的陷落柱一直制约着煤矿的安全生产。为了有效识别陷落柱,以山西矿区岩溶陷落柱为例,利用地震数值模拟和电法数值模拟方法,探讨了陷落柱地震响应及赋水特征。通过建立陷落柱模型,模拟得出陷落柱在地震上响应存在明显的绕射波特征及赋水性陷落柱“两高夹一低”的特征。     

影响地震探测陷落柱的若干因素分析

煤矿中陷落柱的大小大多与地震波长相当,用地震方法预测煤矿中陷落柱,主要依据特征是在地震叠加时间剖面上出现强弱不同的特殊绕射波-散射波的强度、可识别性及偏移后的收敛特征.通过对几个影响地震探测陷落柱因素的分析,论述了地震探测陷落柱中的数据采集、资料处理及解释等方面的关键技术,以期提高对煤矿陷落柱的探测精度.     

陷落柱地震响应的物理模型研究

陷落柱的探测是物探工作的重要地质任务,一般地面探测使用常规三维地震勘探方法,但人们对陷落柱的地震响应的认识并不充分,勘探效果并不理想,为研究陷落柱的地震响应,使用建立模型进行物理模拟的方式进行研究,制作了物理模型并进行了采集、处理和剖面分析,得到了陷落柱地震响应的感性认识.     

浅谈煤矿陷落柱地震解释技术

长期以来,煤矿陷落柱一直严重威胁着我国北方一些煤矿的高产高效安全生产及综合机械化采煤机组的正常运行。近几年,高分辨三维地震正成为探测陷落柱的重要手段。基于此,简单介绍了几种陷落柱的三维地震解释方法。     

运用地震属性技术解释煤矿陷落柱

通过对山西某煤矿两个三维勘探区煤层反射波的属性特征进行的提取,对陷落柱反射波等地震属性特征进行了深入分析、研究,结合已知地质资料,利用基于地震层间属性定量描述与识别陷落柱的最新解释技术对勘探区进行了精细解释。     

陷落柱地震响应的物理模型研究

相对于断层、挠曲线性体,陷落柱是一种具有一定塌陷范围特殊地质异常体。由陷落柱而产生的地震波问题是处于1>ka>10(k为波数,a为非均质体尺度)的范围内,这一范围的理论研究较为复杂,利用物理模型进行模拟研究则可以较直观地反映其波场特征。     

岩溶陷落柱绕射成像研究

地震数据中的绕射波是地下小尺度地质体特征信息的载体,具有超分辨率,这些信息能够使地震剖面更精细,从而能够支持常规反射波勘探方法完成挑战性的解释任务。利用模型正演手段,以全波场(包括反射波、绕射波等)为主要研究对象,对由地质异常体产生的绕射信息进行提取,对产生绕射的目标直接成像,突出了岩溶陷落柱异常体的特征,进而达到煤田岩溶陷落柱构造精细解释的目的。     

陷落柱三维地震正演模拟及对比分析

设计了在煤层截面上长轴大小分别为80、50、25和15 m的4个陷落柱,其空间形状不规则、顶部发育高度不等,利用三维地震单程声波方程对4个陷落柱进行了正演模拟,对其中一条典型剖面开展了二维地震正演模拟（包括单炮和平面波）,并对陷落柱的二维地震与三维地震模拟剖面进行了对比分析。结果表明：相对于二维地震正演模拟而言,陷落柱三维正演模拟反映的陷落柱边界清晰,与实际大小相符,且对小陷落柱的识别能力有一定的提高。     

煤矿陷落柱地震响应分析

岩溶陷落柱在华北煤田中广泛分布,严重影响矿井的安全和生产。对典型煤田陷落柱进行正演模拟,通过对地震资料特殊处理,突出反映陷落柱的地震响应。同时依据广义绕射原理,解释了地震剖面上陷落柱通常出现的"陷"而"不断"的现象,为高精度地震解释陷落柱提供了一条重要依据。     

煤矿采空区地震波场的数值模拟研究

为了更好地对煤矿采空区进行预测,采用Tesseral-2D正演模拟软件及煤矿井下三维地震波数值模拟软件进行了采空区探测分析,根据软件自身的特性,对煤矿采空区进行了自激自收和单炮的正演模拟。研究得出:当地震波遇到采空区时,波形会出现折曲和不光滑,在采空区的正下方会遇到类似串珠状的波形;当采空区之间的距离小于10 m时,采空区之间的串珠状的波形会相互干扰,致使波形模糊不清楚;由于煤层中巷道的存在,使得煤层底板的反射很弱的波形,具体特征为经采空区顶板反射后的波组较弱,而且相邻巷道的地震剖面则表现为底板反射中断,研究对于真实的采空区地震资料的解释和处理具有重要的意义。     

Study on the genesis of karstic collapse column and characteristics of high resolution seismic data in one coal field

On the standpoint of the disaster prevention from water inrush, discussed the genesis and geologic condition of karstic collapse column in one coal field, analyzed the geophysical characteristics of karstic collapse column by using high resolution 3D seismic data. It shows the effective result of the technology of high resolution 3D seismic prospecting in the exploration of the karstic collapse column, and presents some prediction methods and prevention measures. Supported by the National Natural Science Foundation of China (2007CB209600)     

三维地震和电法综合勘探在查明陷落柱构造中的应用

介绍了三维地震和电法综合勘探在查明陷落柱构造中的方法和应用效果。     

Effective wave identification and interference analysis of the seismic reflection method in mines

Through discussion of the time-distance curve characteristics of the direct wave and from the front, side and rear of the reflection waves of the seismic reflection method for advanced exploration in mines, and analysis of several major interference waves in mines, the differences in time-distance curve, frequency, apparent velocity between the effective wave and interference wave in the seismic reflection method for advanced exploration are obtained. According to the differences, the effective wave is extracted and the interference wave is filtered and the system’s precision and accuracy is improved. Supported by the National Natural Science Foundation of China(50375026); the National Basic Research Program of China (2005cb221500); the National Key Technology R&D Program (2006BAK03B01); the National Natural Science Foundation Key Program (50534080)     

Propagation simulation and attenuation law analysis of seismic wave in elastoplastic tunnel rock medium

The energy caused by the dynamic impact in mining engineering forth release and spread by the way of seismic waves, monitoring is an effective way for forecasting mine dynamical disasters, such as rockburst and coal and gas outburst. Three-dimensional dynamic model was built to simulate the propagating progress of seismic waves in the elastoplastic tunnel rock and analyzed the propagating law of perturbation acceleration around tunnel, based on the finite element dynamic analysis software ANSYS/L S-DYNA. The simulation results indicate that： （1） The propagation attenuation of seismic wave is a negative index relationship; （2） The acceleration amplitude of seismic wave decays rapidly in near-field and decays slowly in far-field; （3） When the perturbation is generated in the dead ahead of tunnel, the acceleration of seismic wave become smaller and smaller away from the roadway-rib;（4） The elastic and plastic stress state of tunnel rock is also an important factor for propagation process of wave, the energy of seismic wave is mainly consumed for geometric spreading and plastic deformation in propagation in the elastoplastic medium model.     

地震波在巷道弹塑性围岩中传播规律的数值模拟研究

基于有限元动力分析软件ANSYS/LS-DYNA模拟了地震波在具有初始应力情况下的巷道弹塑性围岩介质中的传播过程,分析了该条件下地震波在巷道周边的传播衰减规律。研究结果表明：随着传播距离的增加,地震波传播呈负指数函数关系衰减;地震波加速度幅值在近源场衰减速度快,远源场衰减减缓;当巷道正前方发生挠动时,随着离巷帮的距离越远,地震波加速度幅值越小;巷道围岩的弹、塑性应力状态也是影响地震波传播过程的一个重要因素,在弹塑性围岩介质中传播时,地震波能量的损耗主要是由于波形的几何扩展和介质的塑性变形引起的。     

爆破地震波作用下框架结构的高程响应分析

通过建立爆破地震波作用下框架结构的非线性时程分析方法,对爆破荷载作用下的框架结构进行动力分析,采用现场实测的爆破振动信号,对邻近爆区的厂房结构进行分析。结果表明：建筑物的高度对爆破质点振动速度和位移具有明显的放大作用,而且速度放大效应比位移放大效应大,并确定了由高度差引起的放大系数。     

槽波在采空区边界探测的数值模拟研究

矿井安全生产受前方采空区、断层破碎带等复杂地质因素制约,矿井槽波超前探技术的逐步完善提高了采空边界、断层的探测精度,提高了对掘进前方隐伏地质灾害预报的准确率。为保障复杂地质条件下矿井安全、高效生产,开展槽波采空边界探测理论分析十分必要。数值模拟探测结果说明,槽波超前探测在技术上可行,利用人工设置断层,然后进行后期数据处理,验证在槽波成像界面处确实是断层构造,为煤岩界面,裂隙较发育,岩体较破碎,同时也验证了提出的后期数据处理思路有效、可靠。     

槽波地震勘探技术在瓦斯富集区探测中的应用研究

为查清糯东煤矿11705工作面内部煤厚变化,并圈出工作面瓦斯治理高风险区域,为工作面安全高效生产提供指导,采用槽波地震透射法对11705工作面进行探测。联合槽波速度解释与能量解释两种方法,辨析透射槽波的质量,将质量差的槽波射线分别绘制在平面图上,采用射线交汇的方法划分工作面的开采风险分布区域。探测成果与实验室中解吸法的瓦斯测定成果进行了对比,结果表明,煤与瓦斯突出矿井槽波速度与瓦斯富集区存在一定相关性,在槽波高速区、波速急剧变化带或高低速相间分布区,瓦斯含量可能较高;被四周高速区所包围的低速区域瓦斯含量较高。上述结论为国内同类型矿井瓦斯富集区探测提供了借鉴。